[实用新型]气体涡轮引擎

说明书

本实用新型提供了一种用于飞行器的气体涡轮引擎。所述气体涡轮引擎包括：引擎核心：包括多个风扇叶片风扇；和齿轮箱，所述齿轮箱接收来自第一芯轴的输入并将驱动输出至风扇，以便以比第一芯轴更低的旋转速度驱动风扇，其中：涡轮的总质量在气体涡轮引擎的总干质量的7%至17%的范围内。本公开提供了一种高效的气体涡轮引擎。该气体涡轮引擎的风扇经由齿轮箱从涡轮驱动，使得该风扇具有比该驱动涡轮更低的旋转速度，从而提供效率增益。

技术领域

本公开涉及高效气体涡轮引擎。本公开的各方面涉及具有经由齿轮箱驱动的风扇和高效引擎核心的气体涡轮。

背景技术

气体涡轮引擎的设计必须平衡多个竞争因素。一般来讲，需要最小化燃料燃烧和重量。然而，气体涡轮引擎已经使用和开发多年，因此基础设计是成熟的。这种高水平的设计成熟度意味着，例如，在燃料燃烧和/或重量减少方面的进展相对较小且近年来逐渐增加。

实用新型内容

需要提高气体涡轮引擎的开发速度。

根据第一方面，提供了一种用于飞行器的气体涡轮引擎，该气体涡轮引擎包括：

引擎核心，该引擎核心包括：

第一涡轮、第一压缩机和将第一涡轮连接到第一压缩机的第一芯轴；

第二涡轮、第二压缩机和将第二涡轮连接到第二压缩机的第二芯轴，第二涡轮、第二压缩机和第二芯轴被布置成以比第一芯轴更高的旋转速度旋转；气体涡轮引擎还包括：

风扇，该风扇包括多个风扇叶片；和

齿轮箱，该齿轮箱接收来自第一芯轴的输入并将驱动输出至风扇，以便以比第一芯轴更低的旋转速度驱动风扇，其中：

涡轮的总质量不高于气体涡轮引擎总干质量的17％。

涡轮的总质量可以是第一涡轮的质量加上第二涡轮的质量，例如在引擎中不存在另外的涡轮的情况下。

涡轮的总质量占气体涡轮引擎总干质量的百分比可在具有7％、8％、9％或10％的下限和13％、14％、15％、16％或17％的上限的范围内。

第二涡轮的质量可不高于气体涡轮引擎总干质量的7％、8％或9％。

第二涡轮的质量占气体涡轮引擎总干质量的百分比可在具有3％、4％或5％的下限和7％、8％或9％的上限的范围内。

气体涡轮引擎的总干质量可被定义为在安装到飞行器上之前排除流体 (诸如油和燃料)之前的整个气体涡轮引擎的质量，即不包括安装特征，诸如挂架或短舱。

本发明人已发现，提供具有本文所定义范围内的涡轮质量的气体涡轮引擎(其质量低于具有经由减速齿轮箱从涡轮驱动的风扇的常规引擎)，可提供尤其高效的气体涡轮引擎。

仅以举例的方式，实现此类低涡轮质量的一种方法是通过在具有风扇的气体涡轮引擎中优化使用陶瓷基质复合材料，该风扇经由减速齿轮箱从涡轮驱动。

第一涡轮和/或第二涡轮可包括至少一个陶瓷基质复合部件。第二涡轮可包括至少一个陶瓷基质复合部件，其可在第二涡轮的总质量的2％至15％的范围内。

通常，使用金属合金诸如镍合金制造气体涡轮引擎的涡轮部分中的部件。然而，为了实现更高的引擎效率，已发现需要提高从燃烧器进入涡轮的核心气流的温度。通常，在操作中，流过涡轮中的一些部件的气体的温度接近或高于这些部件的熔点。因此，为了确保此类部件具有足够的工作寿命，它们需要显著的冷却。此类冷却通常使用绕过燃烧器来自压缩机的空气来提供。绕过燃烧器的冷却流导致引擎效率降低，因为该流在压缩机中被简单地压缩，然后通过涡轮膨胀。